用永磁体替代电激磁磁极，简化了结构，消除了转子的滑环、电刷，实现了无刷结构，缩小了转子体积；

省去了激磁直流电源，消除了激磁损耗和发热。

当今中小功率的同步电动机绝大多数已采用永磁式结构。

、电力电子技术的发展大大促进了永磁同步电动机的开发应用。

电力电子技术是信息产业和传统产业间重要的接口，是弱电与被控强电之间的桥梁。自 58 年世界上第一个

功率半导体开关晶闸管发明以来，电力电子元件已经历了第一代半控式晶闸管，第二代有自关断能力的半导

体器件（大功率晶体管 GTR、可关断晶闸管 GTO、功率场效应管 MOSFET）的三代复合场控器件（绝缘栅功

率晶体管 IGBT、静电感应式晶体管 SIT、MOS 控制的晶体管 MCT 等）直至 90 年代出现的第四代功率集成

电路 IPM。半导体开关器件性能不断提高，容量迅速增大，成本大降低，控制电路日趋完美，它极大地推动

了各类电机的控制。70 年代出现了通用变频器的系列产品，可将工频电源转变为频率连续可调的变频电源，

这就为交流电机的变频调速创造了条件。这些变频器在频率设定后都有软起动功能，频率会以一定速率从零
上升设定的频率，而且此上升速率可以在很大的范围任意调整，这对同步电动机而言就是解决了起动问题。

对最新的自同步永磁同步电动机，高性能电力半导体开关组成的逆变电路是其控制系统的必不可少的功率环

节。

、规模集成电路和计算机技术的发展完全改观了现代永磁同步电动机的控制

集成电路和计算机技术是电子技术发展的代表，它不仅是高新电子信息产业的核心，又是不少传统产业的改

造基础。它们的飞速发展促进了电机控制技术的发展与创新。

70 年代人们对交流电机提出了矢量控制的概念。这种理论的主要思想是将交流电机电枢绕组的三相电流通

过坐标变换分解成励磁电流分量和转矩电流分量，从而将交流电动机模拟成直流电动机来控制，可获得与直

流电动机一样良好的动态调速特性。这种控制方法已经成熟，并已成功地在交流伺服系统中得到应用。因为
这种方法采用了坐标变换，所以对控制器地运算速度、数据处理能力，控制地实时性和控制精度等提出了很

高的要求，单片机往往都不能满足要求。近年来各种集成化的数字信号处理器（DSP）发展很快，性能不断

改善，软件和开发工具越来越多，出现了专门用于电机控制的高性能、低价位的 DSP。集成电路和计算技术

的发展对永磁同步电动机控制技术起到了重要的推动作用。

二、永磁同步电动机的运行控制方法

永磁同步电动机的运行可分为外同步和自同步二类。用独立的变频电源向永磁同步电动机供电，同步电动机

转速严格地跟随电源频率而变化，此即为外同步式永磁同步电动机运行。外同步运行常用于开环控制，由于
转速与频率的严格关系，此运行方式适合在多台电动机要求严格同步运行的场合使用。例如，纺织行业纱锭

驱动，传送带锟道驱动等场合。为此可选用一台较大容量的变频器，同时向多台永磁同步电动机供电。

当然，变频器必须能软起动，输出频率能由低到高逐步上升到以解决同步电动机的起动问题。

所谓自同步的永磁同步电动机，其定子绕组产生的旋转磁场位置由永磁转子的位置所决定，能自动地维持与
转子磁场有 900 的空间夹角，以产生最大的电机转矩。旋转磁场的转速则严格地由永磁转子的转速所决定。

用此种方式运行的永磁同步电动机除仍需逆变器开关电路外，还需要一个能检测转子位置的传感器，逆变器

的开关工作，即永磁同步电动机定子绕组得到的多相电流，完全由转子位置检测装置给出的信号来控制。这
种定子旋转磁场由定子位置来决定的运行方式即自同步的永磁同步电动机运行方式，这是从 60 年代后期发

展起来的新方式。自同步的永磁同步电动机运行方式从原理上分析可知，它具有直流电动机的特性，有稳定

的起动转矩，可以自行起动，并可类似于直流电动机对电机进行闭环控制。自同步的永磁同步电动机已成为

当今永磁同步电动机应用的主要方式。

自同步永磁同步电动机按电机定子绕组中加入的电流形式可分为方波电动机和正弦波电动机二类。方波电动

机绕组中的电流式方波形电流，分析其工作原理可知，它与有刷直流电动机工作原理完全相同。不同处在于
它用电子开关电路和转子位置传感器取代了有刷直流电动机的换向器和电刷，从而实现了直流电动机的无刷

化，同时保持了直流电动机的良好控制特性，故该类方波电动机人们习惯称为无刷直流电动机。这是当前使

用最广泛的，很有前途的一种自同步永磁同步电动机。

正弦波自同步永磁同步电动机其定子绕组得到的是对称三相交流电，但三相交流电的频率、相位和幅值由转

子的位置信号所决定。转子位置检测通常使用光电编码器，可精确地获得瞬间转子位置信息。其控制通常采
用单片机或数字信号处理器（DSP）作为控制器的核心单元。因其控制性能、控制精度和转矩的平稳性较无